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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Generator Regeln


Autor: Christian Minster (chris1280)
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Hallo Leute !

Bin gerade dabei ein kleines Wasserkraftwerk (ca 8kW) zu realisieren. 
Der Synchrongenerator läuft im Inselbetrieb (komplett ohne Ankoppelung 
ans Netz eines EVU). Natürlich schwankt die Drehzahl der Turbine, und 
Damit die Genratorfrequenz, je nach Wasserdargebot und Belastung.

Um dies Auszugleichen habe ich schon des öfteren Belastungsregler in 
Kleinkraftwerken entdeckt. Sie erfassen die Istfrequenz und belasten den 
Generator in dem Sie Lasten (Heizung, Boiler,...) stufenlos zuschalten.

Meine Idee: mit einem Atmel Mega über eine Zero Cross Detection oder 
über einen induktiven Näherungsschalter an der Generatorwelle die 
Frequenz messen und die Heizstäbe (Last ca. 3x 2,5kW in Stern ?) über 
Halbleiterrelais per PWM stufenlos steuern.

Es soll keine Präzisionsregelung werden. Es sind nahezu keine 
Elektronischen Geräte (mit Ausnahme eines Radios) vorhanden. Wenn die 
Frequenz im Bereich von ca. 48-53 gehalten werden kann langt es 
vollkommen.

Kann mir jemand weiterhelfen, ob mein Ansatz im Grund richtig ist, und 
ob es mit Halbleiterrelais sinnvoll ist. Eventuelle Beispielschaltung 
wäre riesig hilfreich. Bin erst kurz im Segment µC angesiedelt. 
Elektronikkenntnisse und die Möglichkeit Semiprofessionelle Platinen zu 
bauen sind aber vorhanden.

Vielen Dank für Eure Hilfe..

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Wie wäre es denn den Wasserzulauf zu regeln über einen Servomotor. Oder 
über einen Zwischenkreis und Frequenzumrichter eine stabile Netzfrequenz 
zu erzeugen.

Gruss Helmi

Autor: Thilo M. (Gast)
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Wie ist die Turbine denn aufgebaut? Kannst du evtl. die Schaufelstellung 
beeinflussen? Soll das Teil neu gebaut werden? Dann würde sich eine 
regelbare Visko-Kupplung zwischen Wasserrad und Generator anbieten.

So ganz grob kannst du dich an den Windkraftanlagen orientieren.
Oder einfach die Spannung gleichrichten und einen Wechselrichter hinten 
dran.

Autor: Christian Minster (chris1280)
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Wasserzulauf regeln is nicht :-(
Wir haben ohnehin zu wenig, daher sollten wir das vorhandene auf jeden 
fall
auf die Turbine geben; aber Danke für den Neitrag ;-)

Autor: Christian Minster (chris1280)
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Hello to Thillo.

Ist eine kleine Peltonturbine. Eindüsig ohne Düsennadel. 
Strahlabweiserklappe ist keine vorhanden.. Die Schaufelstellung ist 
nicht beeinflussbar.

Gruß

Autor: Thilo M. (Gast)
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Christian Minster wrote:
> Hello to Thillo.
>
> Ist eine kleine Peltonturbine. Eindüsig ohne Düsennadel.
> Strahlabweiserklappe ist keine vorhanden.. Die Schaufelstellung ist
> nicht beeinflussbar.
>
> Gruß

Ich würde die Option 'gleichrichten und Wechselrichter' nehmen. Dann 
bist du von der Frequenz/Drehzahl nicht abhängig.
Ist etwas teurer und in regelmäßigen Abständen muss die Elektronik 
(Elkos des Wechselrichters) gewartet werden, dafür entfällt etwahiger 
mechanischer Wartungsaufwand.

Autor: Armin D. (waybeach95)
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@ chris1280
Alle Achtung, einen Synchrongenerator mit einem Atmel Mega regeln zu 
wollen.
Für den Inselbetrieb nimmt man, normalerweise, spgs.geregelte 
Synchrongeneratoren in Verbindung mit drehzahlgeregelten Turbinen.
Kritisch sind die Verhältnisse bei Inselbetrieb, wo die Turbinenleistung 
mit Hilfe der Drehzahlregelung über den relativ aufwendigen und trägen 
Leitapparat dem sich oft sehr schnell ändernden Leistungsbedarf der 
Verbraucher angepaßt werden muß. Für einen effektiven Betrieb der 
Kleinstwasserkraftanlage ist deshalb eine arbeitspunktabhängige 
Drehzahlanpassung der Turbine an das verfügbare Wasserdargebot und/oder 
den in weiten Grenzen sich schnell ändernden Leistungsbedarf des Netzes 
erforderlich. Die daraus ableitbare Forderung nach einer Entkopplung der 
Turbinen- bzw. Generatordrehzahl von der Netzfrequenz läßt sich bei 
einer vorhandenen Anlage bereits lediglich durch Einschaltung eines 
modernen mikrorechnergesteuerten IGBT-Umrichters zwischen Generator und 
Netz erfüllen.

Ein kleiner Ausflug in die Materie wie es professionell gelöst wird.

Wär nicht schlecht mal den Generatortyp zu erfahren, vielleicht mal ein 
Schema des Kleinstwasserkraftwerkes, um dass wir hier mal die Basic 
Details bekommen.
Wo soll das Kleinstwasserkraftwerk den installiert werden, Europa oder 
Übersee ?

Gruss,
waybeach95

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